ミトコンドリアの品質管理からパーキンソン病の発症機構に迫る

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23687018
• 研究機関: 公益財団法人東京都医学総合研究所
• 研究代表者: 松田 憲之 公益財団法人東京都医学総合研究所, 生体分子先端研究分野, プロジェクトリーダー (10332272)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: Parkin / PINK1 / ユビキチン / ミトコンドリア / パーキンソン病

研究概要

申請者は研究計画に従ってPINK1やParkinの基質を探索し、既に以下の２つの知見を明らかにした。Parkinの基質を探索する目的でミトコンドリア膜電位低下時にParkinと結合する因子のスクリーニングを行い，VDAC, Tom70, NME2, CISD1, HKIを同定した。細胞質因子であるNME2は解析対象から外し、残りを培養細胞においてParkinと共過剰発現しCCCP処理を行ったところ、VDAC, CISD1, HKIについてユビキチン化に由来すると思われるラダー状の分子量の増加が観察された。他グループの網羅的解析と比較検討した結果、今まで解析されていなかったHKIに着目して解析を進めた。その結果、HKIはミトコンドリア上に局在し、Parkinによってユビキチン化されること、患者由来のParkin変異体はHKIをユビキチン化できないことを明らかにした。申請者はこれら一連の結果から、HKIがParkinの新規基質であることを提唱して論文にまとめたが(BBRC 2012)、後にPINK1研究で著名なMark Cooksonのチームからも類似の内容の論文が報告されて、結論の正しさが証明された(HMG 2014)。PINK1基質については、まずPINK1自身がリン酸化をされていること，言い換えると「PINK1自身が基質である」可能性を見出した。更にこの現象について詳細な解析を行い、「PINK1のSer228/Ser402の自己リン酸化を介した質的制御が異常なミトコンドリアの認識に決定的に重要である」ことを証明し、2012年に論文としてNat Comm誌に発表した。PINK1の基質については、その後も2D-DIGE(蛍光標識二次元ディファレンスゲル電気泳動解析)などを通じた検索を続け、ごく最近、有力な基質候補因子Xを単離することに成功した。現在、論文にまとめるべく実験を進めている。

現在までの達成度 (区分)

理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] The principal PINK1 and Parkin cellular events triggered in response to dissipation of mitochondrial membrane potential occur in primary neurons. (2013)
  • 著者名/発表者名: Koyano, F., Okatsu, K., Ishigaki, S., Fujioka, Y., Kimura, M., Sobue, G., Tanaka, K.*, and Matsuda, N*.
  • 雑誌名: Genes to Cells 巻: 18 ページ: 672-681
  • DOI: DOI: 10.1111/gtc.12066
  • 査読あり
• [雑誌論文] Parkin catalyzed ubiquitin-ester transfer is triggered by PINK1-dependent phosphorylation. (2013)
  • 著者名/発表者名: Iguchi, M., Kujuro, Y., Okatsu, K., Koyano, F., Kimura, M., Suzuki, N., Uchiyama, S., Tanaka, K., and Matsuda, N.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 288 ページ: 22019-22032
  • DOI: doi: 10.1074/jbc.M113.467530.
  • 査読あり
• [雑誌論文] A dyadic PINK1-containing complex on depolarized mitochondria stimulates Parkin recruitment. (2013)
  • 著者名/発表者名: Okatsu, K., Uno, M., Koyano, F., Go, E., Kimura, M., Oka, T., Tanaka, K., and Matsuda, N.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 288 ページ: 36372-36384
  • DOI: doi:10.1074/jbc.M113.509653
  • 査読あり
• [学会発表] Identification of the Genuine Substrate of PINK1 that Activates Parkin (2014)
  • 著者名/発表者名: Noriyuki Matsuda
  • 学会等名: Keystone Symposium, Mitochondrial Dynamics and Physiology (Q5)
  • 発表場所: Santa Fe Community Convention Center, Santa Fe, New Mexico, USA
  • 年月日: 20140218-20140223
  • 招待講演
• [学会発表] Parkin catalyzes ubiquitylation on damaged mitochondria via a (ubiquitin-ester)-transfer rather than an E2-recruitment (2013)
  • 著者名/発表者名: Noriyuki Matsuda and Keiji Tanaka
  • 学会等名: International Symposium on Mitochondria 2013
  • 発表場所: Roppongi Hills
  • 年月日: 20131106-20131107
  • 招待講演
• [学会発表] 遺伝性パーキンソン病の関連因子 PINK1 と Parkin がミトコンドリア異常をモニターする仕組み (2013)
  • 著者名/発表者名: 松田憲之
  • 学会等名: 第86回 日本生化学会大会シンポジウム「ミトコンドリアワールド：エネルギー生産から生体内環境保全まで」
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 20130911-20130913
  • 招待講演
• [学会発表] Parkin catalyzes ubiquitylation via a (ubiquitin-ester)-transfer rather than an E2-recruitment
  • 著者名/発表者名: Noriyuki Matsuda and Keiji Tanaka
  • 学会等名: 4th IGAKUKEN International Symposium on Cutting-edge of the Ubiquitin-Proteasome System
  • 発表場所: 公益財団法人東京都医学総合研究所
  • 招待講演
• [備考] 蛋白質代謝研究室の HP
  • URL: http://www.igakuken.or.jp/pro-meta/index.html
• [産業財産権] パーキンソン病のバイオマーカーおよびその利用 (2014)
  • 発明者名: 松田憲之、小谷野史香、尾勝圭、呉越、木村まゆみ、佐伯泰
  • 権利者名: 松田憲之、小谷野史香、尾勝圭、呉越、木村まゆみ、佐伯泰
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2014-028449
  • 出願年月日: 2014-02-18